纳米动力汽车电池 - 彭博社

任何曾经在错误的时间遇到手机或手电筒没电的人都知道，电池可能是棘手的东西。我们喜欢它们，因为它们为我们提供了无负担、相对便宜的电力——但我们不信任它们。这让你在考虑电池驱动的汽车时感到犹豫。我们可能喜欢清洁能源的想法，但没有人想在凌晨3点时发现自己被困在高速公路上，因为他们的电动汽车没电了。但乔尔·辛达尔相信他有解决方案。

辛达尔是麻省理工学院的电子学教授，也是该校电磁与电子系统实验室的副主任。那里的研究人员一直在努力增强一种被称为超级电容器的能源存储设备，希望在不久的将来使全电动汽车变得可行。

超级电容器是在1960年代开发的，目前可以在各种电子设备中找到。但它们的制造成本仍然相对较高，直到最近才在商业市场上变得具有竞争力。尽管超级电容器具有较长的使用寿命，并且对温度变化不敏感，但物理限制一直限制着它们的能量存储能力。

如果麻省理工学院的科学家们成功地在超级电容器上使用纳米管结构，他们的开发将是自200多年前发明常规电池以来的第一个商业替代品。希望我们能在不久的将来看到商业可行的电池驱动丰田（TM）和福特（F）在路上行驶。

Schindall 最近在他位于马萨诸塞州剑桥的办公室与 BusinessWeek.com 的 Christina Pryor 进行了交谈。以下是他们对话的编辑摘录：

首先，电容器是如何工作的？

如果你有两个平行的板子，它们彼此靠得很近，并且你将其中一个连接到正电压，另一个连接到负电压，那么在板子之间会形成一个电场，从而储存电能。如今电容器的构造通常是将两条铝条用一种叫做介电材料或纸的东西隔开，然后卷成一个圆柱体。它看起来有点像电池。

如果你学习电子学，电容器是你首先学习的东西之一。你会了解到它们储存能量，但你也会了解到与电池相比，它们储存的能量非常少，因此没有人会真正考虑将它们用作电源。

超电容器是覆盖有活性炭的电容器。它比标准电池更有效吗？

嗯，目前还没有比标准电池更有效，但它确实比标准电容器储存更多的能量。实际上，多达数万倍。超电容器仍然只储存大约电池能量的 1/25。它在某种意义上储存得更好，因为你可以充电数十万次，而电池是做不到的。

如果你有一辆由超电容器而不是电池驱动的汽车——一辆电动汽车——你可以在几秒钟内充电，就像你给汽车加油一样，而不是电动汽车通常需要的过夜充电。但它的续航里程不会很远，因为旧的电动汽车[需要过于频繁地充电]。没有人会忍受那样的情况。谁会每两到三英里就有充电站，谁会每两到三英里就停下来？

是什么让你的超级电容器与众不同？

我们对研究超级电容器产生了兴趣，因为在混合动力汽车中，你有一个汽油发动机，并且你使用电池来补充它，这可能非常有用。它的优势在于它可以持续整个汽车的使用寿命，而现在混合动力汽车中使用的可充电电池，希望能持续大约七到八年。但最终它们会失效，并且更换成本昂贵。这就是我们开始研究之前的世界。

我们提出的想法是，有一种技术可以让纳米管从铝片的表面垂直生长，几乎就像头发从你的头上生长一样，只不过这是在非常微小的尺度上发生的。它几乎就像一个海绵：能够吸收大量的带电粒子，原则上，它可以产生一个存储电荷量与电池相当的超电容器。换句话说，提升了25倍。

现在，如果这真的成功，它还具有电容器的所有其他优点，这意味着它不涉及电池中发现的一些更危险的材料，也不会像电池那样磨损。

你曾在中被引用说，10年是电容器成本交叉点，届时电容器可能会变得和标准电池一样便宜。

如果人们足够乐观并愿意投入大量资金，可能会比10年更快。超电容器刚刚开始进入主流，部分原因是它们比普通电池更贵，因为它们仍然是相对较新的产品。因此，使用它们的人会说：“哦，我会在价格更低时再回来，”而制造它们的人则说：“好吧，如果你不多买一些，我就无法以足够大的数量生产它们以降低价格。”这在任何新技术中都是经典的——对我们这些身处其中的人来说令人沮丧，但这就是现实世界。

展望未来，你认为有一天技术会使我们的所有汽车都变成电动的吗？

在某种程度上，你必须在汽车内部储存能量才能使其运行。一种储存能量的形式是汽油。另一种是氢——这目前正在获得大量资源——还有一种是电能储存，比如电池。

我愿意花时间来推广这个的部分原因是因为我认为它在国家层面上值得更多关注。我认为，配备改进的纳米管增强超电容器的电动汽车，无论我们的研究是否能实现，还是其他实验室能做到，都值得投入一些精力，因为回报相对较快。

现在，电动汽车有些阴影，因为人们认为，“好吧，他们五年前在加利福尼亚尝试过，但失败了。”我认为，导致我认为的主要失败原因实际上可以通过改进的电池来克服，比如这种电容器电池。

当然，许多司机会对电池驱动的汽车是否更环保并且仍能提供驾驶性能持怀疑态度。你是否认为电池驱动的汽车能像燃油发动机的汽车一样有趣？

我认为可以。你知道，加州的ED1有一些历史，法国也推出了电动汽车。有些电池驱动的汽车可以在大约3.6秒内从0加速到60英里每小时。

你总是试图在动力和经济性之间找到平衡，就像在常规动力汽车中一样。电动机具有很大的扭矩，通常不涉及换挡。它们可以快速加速，收音机、空调和造型可以和今天的燃油汽车一样复杂。